本科生研究小组为一颗微型卫星制造机械手

布朗大学普罗维登斯分校(PROVIDENCE, R.I.)——一年多前，布朗空间工程学生小组将其第一颗卫星——一个名为EQUiSat的4英寸立方体——送入轨道。就在EQUiSat继续环绕地球时，该组织已经在考虑它的下一颗卫星，两名工程学学生花了一个夏天的时间研究可能是该航天器关键部件的东西:一个立方体大小的机械臂。

去年秋天，冉冉升起的大二学生Jay Cho和Stephen Sun都怀着对太空和太空工程的兴趣来到布朗大学。赵显龙在高中的时候参加了一个火箭俱乐部，而孙为布朗写的入学申请文章则把重点放在了他对最近新地平线号冥王星任务的迷恋上。

“我在我的文章中谈到了EQUiSat，以及我如何想要用布朗空间工程来帮助建造卫星，”孙说。

帮助的机会来得很快。Cho和Sun在进入校园后不久就加入了疯牛病，很快就发现了一个他们认为可以在暑期进行研究的项目——机械臂。武器一直是美国宇航局航天飞机和国际空间站上的关键设备，帮助部署、回收和修复卫星。BSE研究小组认为，一个立方体大小的手臂末端装有摄像头，这将是一个从近地轨道捕捉令人惊叹的图像的好方法。

斯蒂芬孙工作在一个即将成为机器人手臂的顶部关节。照片:尼克Dentamaro

在Karen T. Romer大学本科教学与研究奖(UTRA)的支持下，Cho和Sun今年夏天花了10周时间探索立方体卫星手臂的可能性。他们最终得到了一个工作原型，他们认为这个原型可以为未来的开发打下基础。

“这确实是一个概念的证明，”孙说。“我们正在研究arm的设计，并考虑它是否可行。然后，我们用3D打印机打印出零件，挑选出电机，并编写控制它们的代码。”

原型机大约有一英尺长，两个关节由一系列伺服电机驱动。Cho和Sun在最后安装了两个摄像头，一个用来拍照，另一个用来感知红外线。学生们说，红外摄像机是一种安全装置。如果手臂最终过于直接地指向太阳，红外摄像机就会发出一个信号，在太阳辐射照射可见光摄像机之前迅速移动手臂。

学生们说，一个主要的挑战是编写控制手臂位置的软件。命令以输入计算机的X、Y和Z轴坐标的形式发送到arm。然后，软件将这些坐标转换成适合电机的角度。让所有的系统都说同一种语言并不容易。

孙说:“之前也有一些类似的软件工具，但它们并不能完全满足我们的需求。”“所以我们必须从零开始，想办法让它满足我们的需求。这真的很难。”

另一个问题是让设备一直工作。

“有时候效果很好，”赵承熙说。“但有时它会失败，我们必须排除故障并分析问题是什么。我们做了很多工作。”

虽然还需要做更多的开发工作来为太空飞行的严谨性做好准备，但Cho和Sun表示，他们对立方体卫星机器人手臂成为现实的可能性感到鼓舞。

他们也从这种经验中走出来，相信本科研究的价值。

“这在工程学上尤其有用，因为你要面对的是现实世界，”赵说。“课程很棒——你能学到很多东西。但是独自一人尝试新事物也是很好的。UTRA是一个很棒的项目，因为你可以做一些真实的事情。”

也许有一天某样东西会进入太空。